Les énergies renouvelables sont des sources d'énergie inépuisables et respectueuses de l'environnement, qui jouent un rôle crucial dans la transition énergétique et la lutte contre le changement climatique. Leur part dans la production électrique mondiale a dépassé les 30% en 2023.
Les différentes sources d'énergie renouvelable
Ces sources contribuent à réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Les enjeux technologiques et politiques sont étroitement liés à leur développement futur.
Solaire
L'énergie solaire est produite en captant la lumière du soleil et en la convertissant en électricité ou en chaleur : les panneaux photovoltaïques transforment directement la lumière en électricité, tandis que les systèmes solaires thermiques utilisent la chaleur solaire pour chauffer l'eau ou les bâtiments.
Le solaire est de plus en plus accessible grâce à la baisse des coûts de production et aux avancées technologiques. Rappelons qu'en 2023, l'énergie solaire a été la filière productrice d'électricité ayant le plus progressé dans le monde pour la 19e année consécutive selon Ember.
Éolienne
L'énergie éolienne est générée par la conversion de l'énergie cinétique du vent en électricité à l'aide d'éoliennes. Installées sur terre (éoliennes terrestres) ou en mer (éoliennes offshore), ces turbines captent la force du vent pour produire une énergie renouvelable et non polluante.
Hydraulique
L'hydroélectricité est produite en utilisant la force de l'eau en mouvement, comme les rivières et les chutes d'eau, pour générer de l'électricité. Les barrages hydroélectriques et les centrales au fil de l'eau exploitent cette énergie cinétique pour produire une électricité fiable et constante.
Géothermie
L'énergie géothermique provient de la chaleur stockée sous la surface de la Terre. Elle est exploitée par des systèmes qui puisent cette chaleur pour produire de l'électricité ou pour chauffer des bâtiments et des infrastructures.
Les centrales géothermiques utilisent des réservoirs souterrains de vapeur et d'eau chaude, offrant une source d'énergie stable et renouvelable, particulièrement efficace pour le chauffage urbain et la production d'électricité.
Biomasse
La biomasse est une source d'énergie dérivée de matières organiques comme les résidus agricoles, le bois, les déchets alimentaires et les cultures énergétiques. Elle peut être utilisée pour produire de la chaleur, de l'électricité ou des biocarburants.
La combustion, la gazéification et la fermentation sont les principales méthodes de conversion de la biomasse en énergie, offrant une alternative durable et souvent locale aux combustibles fossiles, tout en contribuant à la gestion des déchets.
Biogaz
Le biogaz est est produit à partir de la décomposition de matières organiques (déchets agricoles, industriels et ménagers), un processus naturel qui se renouvelle continuellement. De plus, son utilisation contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre en valorisant les déchets organiques en énergie utile.
Production d'électricité d'origine renouvelable
Malgré leur progression rapide, rappelons que le solaire et l'éolien n'ont encore respectivement compté que pour 4,5% et 7,6% de la production mondiale d'électricité en 2022 (contre 15,1% pour l'hydroélectricité, première filière renouvelable). Le charbon reste ainsi de très loin la principale source d'électricité dans le monde à l'heure actuelle (35,7% de la production en 2022).
À fin 2022, les capacités électriques renouvelables - toutes filières cumulées - dans le monde s'élevaient à près de 3 372 GW, soit 9,6% de plus qu'à fin 2021. Si l'hydroélectricité reste la principale filière renouvelable productrice d'électricité, le solaire et l'éolien ont compté pour près de 90% des nouvelles capacités renouvelables installées dans le monde en 2022.
Source : Global Electricity Review 2024, EMBER - Graphique : Selectra
Dans le monde
La part des énergies renouvelables dans la production d'électricité mondiale a montré une progression significative. En 1985, les renouvelables représentaient 20,82 % de la production mondiale (presque exclusivement de l'hydraulique), mais cette part a diminué régulièrement jusqu'à atteindre un minimum de 18,09 % en 2005. A partir de 2010, une inversion de cette tendance est observée, avec une part des renouvelables atteignant 19,71 % puis augmentant régulièrement chaque année. En 2020, la part des renouvelables a dépassé les 28 %, atteignant 30,24 % en 2023.
Cette croissance rapide au cours des dernières années reflète des investissements accrus dans les énergies renouvelables, des avancées technologiques, ainsi qu'une prise de conscience mondiale accrue des enjeux climatiques et des politiques environnementales visant à réduire les émissions de carbone.
| Année | Part des renouvelables |
|---|---|
| 1985 | 20,82% |
| 1990 | 19,06% |
| 1995 | 19,72% |
| 2000 | 18,71% |
| 2005 | 18,09% |
| 2010 | 19,71% |
| 2011 | 20,01% |
| 2012 | 20,97% |
| 2013 | 21,7% |
| 2014 | 22,26% |
| 2015 | 22,99% |
| 2016 | 23,75% |
| 2017 | 24,54% |
| 2018 | 25,18% |
| 2019 | 26,19% |
| 2020 | 28,08% |
| 2021 | 28,14% |
| 2022 | 29,42% |
| 2023 | 30,24% |
La part des énergies renouvelables dans la production d'électricité varie considérablement selon les continents. L'Amérique du Sud se distingue avec une part exceptionnelle de 75 %, largement supérieure à la moyenne mondiale. Cette performance remarquable s'explique principalement par l'abondance de ressources hydroélectriques dans des pays comme le Brésil. L'Océanie suit avec 40,04 %, grâce à des politiques énergétiques agressives en faveur des renouvelables en Australie et en Nouvelle-Zélande.
L'Europe, avec 35,23 %, bénéficie de ses investissements massifs dans les énergies éoliennes et solaires, soutenus par des politiques environnementales strictes. En comparaison, l'Amérique du Nord (28,44 %), l'Asie (24,68 %), et l'Afrique (23,30 %) affichent des parts inférieures mais en croissance forte, reflétant des efforts variés pour intégrer les renouvelables dans leurs mix énergétiques respectifs.
| Continent | Part des renouvelables (%) |
|---|---|
| Afrique | 23,30% |
| Asie | 24,68% |
| Europe | 35,23% |
| Amérique du Nord | 28,44% |
| Océanie | 40,04% |
| Amérique du Sud | 74,74% |
| Monde | 29,42% |
La croissance significative des énergies renouvelables est toujours concentrée dans quelques pays et régions comme l'Asie, les États-Unis et l'Europe. Environ 60% des nouvelles capacités renouvelables installées en 2023 ont en particulier été implantées en Asie.
Une trentaine de pays produisent plus de la moitié de leur électricité grâce aux renouvelables. Certains ayant des besoins électriques plus limités s’appuient encore davantage sur les EnR. C’est le cas de l’Islande qui produit l’intégralité de son électricité grâce à ses centrales hydrauliques et géothermiques(1). L’Ethiopie (99,9%) et la Norvège (98%) s’appuient aussi presque uniquement sur leurs installations hydrauliques pour produire de l’électricité.
Notons que tous ces pays s’appuient essentiellement sur des énergies renouvelables « prévisibles », non intermittentes. Les risques pesant sur l’approvisionnement et les investissements nécessaires en réseaux et en systèmes de stockage sont donc plus faibles que dans d’autres pays comme l’Allemagne où des unités renouvelables intermittentes (éolien, photovoltaïque) fournissent l’essentiel de la production électrique d’origine renouvelable.
Pour l’AIE, une électrification décarbonée massive est nécessaire pour se rapprocher des objectifs de la COP21 : l’Irena préconise de porter à 49% la part de l’électricité dans la consommation finale d’énergie dans le monde en 2050 (contre 19% actuellement). Pour rappel, le charbon reste actuellement de loin la première source d'électricité dans le monde.
En France
L'évolution de la part des énergies renouvelables dans la production d'électricité en France montre une nette augmentation au fil des années. En 1990, les énergies renouvelables représentaient 13,12 % de la production totale d'électricité. Cette proportion a fluctué légèrement dans les décennies suivantes. A partir de 2010, une tendance haussière plus soutenue est observée, avec la croissance des capacités de production éoliennes et solaires. La décennie marque le début d'une transition énergétique significative vers les sources renouvelables en France.
Les années récentes, particulièrement de 2018 à 2023, ont marqué une accélération de l'intégration des énergies renouvelables, atteignant 26,29 % en 2023. Cette progression rapide est attribuée à des politiques énergétiques favorables, à des investissements accrus dans les infrastructures renouvelables, et à une sensibilisation accrue aux enjeux climatiques. L'augmentation notable après 2015, dépassant les 20 % pour la première fois en 2018, et atteignant presque 24 % en 2020, illustre les efforts nationaux pour diversifier le mix énergétique et réduire la dépendance aux sources d'énergie fossiles et nucléaires.
| Année | Part des renouvelables |
|---|---|
| 1990 | 13,12% |
| 1991 | 12,97% |
| 1992 | 15,18% |
| 1993 | 13,94% |
| 1994 | 16,75% |
| 1995 | 15,05% |
| 1996 | 13,21% |
| 1997 | 12,98% |
| 1998 | 12,54% |
| 1999 | 14,18% |
| 2000 | 12,74% |
| 2001 | 14,02% |
| 2002 | 11,37% |
| 2003 | 10,99% |
| 2004 | 11,02% |
| 2005 | 9,66% |
| 2006 | 10,74% |
| 2007 | 11,44% |
| 2008 | 12,76% |
| 2009 | 12,89% |
| 2010 | 13,64% |
| 2011 | 11,64% |
| 2012 | 15,02% |
| 2013 | 17,24% |
| 2014 | 16,61% |
| 2015 | 15,99% |
| 2016 | 17,72% |
| 2017 | 16,65% |
| 2018 | 19,71% |
| 2019 | 19,98% |
| 2020 | 23,71% |
| 2021 | 22,17% |
| 2022 | 24,31% |
| 2023 | 26,29% |
Cette croissance constante reflète une transformation structurelle du secteur énergétique français, alignée avec les objectifs climatiques et les engagements internationaux pour lutter contre le changement climatique.
Source : Ministère de la Transition Écologique, Chiffres clés des énergies renouvelables, Édition 2023 - Graphique : Selectra
Une croissance des capacités de production très forte
Les installations de nouvelles capacités solaires photovoltaïques et, dans une moindre mesure, éoliennes ont atteint un nouveau niveau record en 2023.
Une filière renouvelable ressort en particulier : le solaire photovoltaïque qui a compté en 2023 pour les deux tiers des nouvelles installations de capacités renouvelables dans le monde.
La dynamique des filières renouvelables est en particulier très forte en Europe, la crise énergétique ayant joué un rôle de « catalyseur » selon l'AIE : « les pays européens ont introduit davantage de changements politiques et réglementaires pour faciliter les nouveaux permis au cours des 18 derniers mois que pendant toute la décennie précédente ».
Données arrondies au MW - Données éolien valables pour le off-shore et le on-shore - Sources : IRENA Renewable capacity statistics 2024 - Graphique : Selectra
Les énergies renouvelables « permettent aux économies de s'affranchir de la volatilité des prix et des importations de combustibles fossiles, réduisent les coûts énergétiques et renforcent la résilience du marché, et ce d'autant plus si la crise énergétique actuelle se poursuit », abonde Francesco La Camera, directeur général de l'Irena.
Mais c'est toujours la Chine qui constitue « le leader incontesté » du développement des filières renouvelables : presque 55% des nouvelles capacités renouvelables implantées dans le monde en 2023 et 2024 pourraient l'être dans l'Empire du Milieu, estime l'AIE.
Ces données en puissance doivent certes être rapportées aux facteurs de charge – qui varient sensiblement d’une filière à une autre (mais aussi d’une installation à une autre et d’une période à une autre en fonction des ressources disponibles) – pour connaître in fine la production associée mais cela ne change pas un constat clair de l'AIE : « la croissance des énergies renouvelables explose sous l'impulsion de la crise énergétique mondiale et des dynamiques politiques ».
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Selon l'AIE estime, les installations renouvelables productrices d’électricité dans le monde pourraient augmenter de 2 400 GW sur la période 2022-2027, soit l'équivalent de l'ensemble des capacités électriques (renouvelables et non renouvelables) de la Chine à l'heure actuelle.
Selon le scénario principal de l'AIE, les capacités photovoltaïques installées dans le monde pourraient tripler d'ici à 2027(3), en dépassant, en puissance cumulée, « les niveaux des capacités hydroélectriques installées en 2024, des centrales à gaz en 2026 et des centrales à charbon en 2027 ».
En matière de production, la filière hydroélectrique restera ainsi la principale filière renouvelable productrice d'électricité dans les cinq années à venir.
L'ensemble de la production mondiale d’électricité d’origine renouvelable pourrait augmenter de presque 60% d'ici à 2027 (par rapport au niveau de 2021(4)) et dépasser le niveau de production de l'ensemble des centrales à charbon « dans les trois prochaines années ». Les filières renouvelables pourraient au total compter pour 38,1% de la production mondiale d'électricité en 2027 selon l'AIE, contre 28% en 2021.
À elle seule, la Chine pourrait compter pour 45% des installations mondiales de capacités renouvelables en 2022-2023, selon les prévisions de l'AIE. L'empire du Milieu mise en particulier sur un développement massif du solaire photovoltaïque.
Le coût des renouvelables en chute
En 2023, les LCOE des nouvelles installations solaires photovoltaïques, éoliennes terrestres ou encore géothermiques ont en moyenne baissé au niveau mondial malgré des hausses de coûts de matériaux et équipements, selon l'Irena (Agence internationale pour les énergies renouvelables). La Chine est le principal moteur de la baisse mondiale des coûts du solaire photovoltaïque et de l’éolien terrestre.
Au niveau mondial, les LCOE moyens des nouveaux projets éoliens et solaires photovoltaïques mis en service en 2022 s'élevaient respectivement à 33 $ par MWh et 49 $ par MWh selon l'Irena. L'Agence indique un facteur de charge moyen pour les installations mises en service en 2022 de 17% pour le solaire photovoltaïque et de 37% pour l'éolien terrestre. Notons que le LCOE moyen de l'éolien offshore a en revanche légèrement augmenté en 2022 (atteignant 81 $/MWh).
Les coûts de production de la petite hydroélectricité sont « très dépendants des caractéristiques des sites de production », ce qui explique la fourchette très large indiquée par l’Ademe pour cette filière. (©Connaissance des Énergies, d’après Ademe
Selon un rapport publié en août 2023 par l'IRENA, environ 86% (187 gigawatts) de la capacité renouvelable mise en service en 2022 avait un coût inférieur à celui de l'électricité produite à partir de combustibles fossiles (charbon, gaz).
Le coût moyen pondéré de l'électricité a baissé en 2022 de 3% pour le photovoltaïque, de 5% pour l'éolien terrestre, 13% pour la bioénergie et 22% pour la géothermie. Seuls ont augmenté les coûts de l'éolien offshore et de l'hydroélectricité, de 2% et 18%, en raison d'une moindre part de la Chine dans le déploiement de l'éolien offshore et de dépassements de coûts dans certains grands projets hydroélectriques.
Le secteur mondial de l'électricité a ainsi directement économisé avec les renouvelables (solaire, éolien, hydroélectricité, etc.) 520 milliards de dollars sur le coût des combustibles grâce aux sites de production installés dans le monde depuis 2000. Outre ces économies directes, la réduction des émissions de CO2 et des polluants atmosphériques se traduit par de "substantiels avantages" économiques.
Sans le déploiement réalisé au cours des deux dernières décennies, les répercussions économiques de la hausse du prix des combustibles fossiles en 2022 auraient d'ailleurs été bien plus graves.
Depuis 2010, le coût moyen pondéré mondial de l'électricité solaire photovoltaïque a chuté de 89% pour atteindre 0,049 USD/kWh, soit près d'un tiers de moins que le combustible fossile le moins cher à l'échelle internationale. Pour l'éolien terrestre, la baisse a été de 69% à 0,033 USD/kWh en 2022, soit un peu moins de la moitié de la valeur de l'option la moins chère dans les combustibles fossiles.
Pour rester sous 1,5°C de réchauffement par rapport à l'ère préindustrielle, le monde devra encore ajouter en moyenne 1 000 GW d'énergie renouvelable par an jusqu'en 2030, soit plus de trois fois plus que les niveaux de 2022, souligne l'Irena.
La limite de l'intermittence
L'intermittence est une caractéristique des sources d'énergie renouvelable telles que l'énergie solaire et éolienne, où la production d'électricité dépend des conditions météorologiques et n'est pas constante.
Cela signifie que l'énergie produite peut fluctuer fortement en fonction de l'ensoleillement ou de la vitesse du vent, ce qui pose des défis pour garantir une fourniture continue et fiable d'électricité.
Par exemple, les panneaux solaires photovoltaïques ne produisent de l'électricité que lorsque le soleil brille, avec une production maximale autour de midi et aucune production la nuit. De même, les éoliennes génèrent de l'énergie seulement lorsque le vent souffle à des vitesses appropriées, ce qui peut varier d'une heure à l'autre et d'un jour à l'autre. Selon l'AIE, la capacité éolienne installée a une utilisation moyenne d'environ 25-45%, et celle des panneaux solaires photovoltaïques autour de 15-25%, comparé à une capacité de près de 90% pour les centrales nucléaires.
Des énergies pas si nouvelles
Les énergies nouvelles, ou énergies renouvelables, ne constituent pas une idée neuve, bien qu’elles fassent l’objet d’un engouement croissant dans le contexte de la transition énergétique. Le soleil, le vent, la chaleur de la terre, l’eau ou encore la croissance des végétaux ont toujours été exploitées par l’homme :
- l’énergie solaire : dans l’Antiquité, la concentration de rayons solaires à l’aide de miroirs en bronze permet déjà de chauffer des fours à haute température. L’effet photovoltaïque, consistant à convertir la lumière en électricité, a été découvert dès 1839 par Becquerel ;
- l’énergie éolienne : elle est également exploitée dès l’Antiquité par des bateaux à voile et des moulins à vent pour la meunerie et l’irrigation ;
- la biomasse : elle est utilisée par l’homme depuis la Préhistoire (combustion des végétaux), dès qu’il acquiert la maîtrise du feu pour se chauffer, cuire sa nourriture et s’éclairer ;
- La géothermie : les premières traces d’utilisation de cette énergie datent de près de 20 000 ans. La pratique des bains thermaux se développe avec l’apparition de la civilisation ;
- l’énergie hydraulique : la force de l’eau est utilisée depuis plus de 2 000 ans avec les moulins et les bateaux à aubes. Les roues sont utilisées à partir du XIXe siècle pour produire de l’électricité (hydroélectricité appelée « houille blanche »).
Sous Vauban (fin XVIIe), on dénombrait ainsi 65 000 moulins à eau, 15 000 usines hydrauliques et 16 000 moulins à vent. La révolution industrielle au XIXe siècle a marqué un déclin des énergies renouvelables au profit des énergies fossiles.
A défaut d’être « nouvelles » historiquement, ces énergies peuvent être considérées comme telles d’un point de vue technologique.
